Nome do Projeto
Uso de compostos semissintéticos no controle de Colletotrichum lindemunthianum associados às sementes de feijão e seus possíveis modos de ação.
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
12/04/2023 - 30/04/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
O controle da antracnose do feijão desencadeada por Colletotrichum lindemuthianum geralmente é feito com fungicidas sintéticos. Porém, sua utilização pode resultar em diversos problemas, como o desenvolvimento da resistência do patógeno e contaminação do meio ambiente e dos alimentos. A utilização de compostos semissintéticos para o controle alternativo da doença visa proporcionar menor impacto ambiental. Neste contexto o objetivo do trabalho será Investigar o uso de compostos semissintéticos (Phenyl S Citral, Phenyl Se Citronellal e Citral) no controle de C. lindemunthianum associados às sementes de feijão e seus possíveis modos de ação, bem como verificar se as doses efetivas na inibição do fungo não alteram a qualidade fisiológica das sementes. Diferentes doses serão testadas para a inibição do fungo in vitro diariamente será realizado o índice de crescimento micelial e também a esporulação. Posteriormente as moléculas e doses que se destacarem serão testadas para ver o efeito das mesmas na qualidade fisiológica das sementes e também para o tratamento de sementes inoculadas artificialmente com o fungo. Também serão conduzidos estudos para verificar o efeito das moléculas e doses testadas na produção de enzimas ligadas a patogenicidade e desestruturação celular do fungo e nas respostas metabólicas em plântulas de feijão suscetível a C. lindemunthianum, quando expostas a diferentes moléculas e doses dos produtos testados ligadas a indução de resistência.

Objetivo Geral

Investigar o uso de compostos semissintéticos (Phenyl S Citral, Phenyl Se Citronellal e Citral) no controle de C. lindemunthianum associados às sementes de feijão e seus possíveis modos de ação, bem como verificar se as doses efetivas na inibição do fungo não alteram a qualidade fisiológica das sementes.

Justificativa

A antracnose, causada por Colletotrichum lindemuthianum (Sacc & Magnus) Lams.-Scrib é a principal doença fúngica da cultura. É uma doença transmitida essencialmente via sementes, com alto potencial destrutivo em regiões onde o clima favorece, como temperatura moderadamente baixa e alta umidade relativa do ar (PADDER et al., 2017).
A doença pode causar danos de até 100% no rendimento de grãos em cultivares suscetíveis e pode comprometer a qualidade das sementes (GONTIJO NETO et al., 2016; PEREIRA et al., 2018). Nas lavouras, sementes infectadas podem reduzir o estande inicial e, em casos mais severos, podem causar a morte da plântula, pois nesta fase os tecidos da plântula ainda estão em formação, apresentando pouca lignificação ficando as mais vulneráveis ao ataque do patógeno (SINGH; SCHWARTZ, 2010; SILVA et al. 2013; CAMPA et al., 2014; MIGLIORINI, 2018).
Práticas de manejo da doença incluem uma série de medidas, tais como a rotação de culturas, uso de cultivares resistentes, uso de fungicidas sintéticos para tratamento de sementes e pulverização na parte aérea. No entanto, o uso sequencial de fungicidas sintéticos pode levar à seleção de indivíduos resistentes a determinados grupos químicos (SINGH; SCHWARTZ, 2010; CRUZ et al., 2014; TRABANCO et al., 2015). Assim, outras estratégias com o uso de medidas alternativas são importantes para reduzir os danos da doença.
Uma classe de substâncias de fonte natural que tem sido alvo de vários grupos de pesquisa em ciências farmacêuticas, alimentícias e agrárias são os óleos essenciais. A composição complexa de compostos voláteis apresenta atividade antifúngica, antibacteriana, antioxidante, inseticida e antimicrobiana. Porém, sua ação depende dos componentes majoritários dos óleos essenciais. No geral, o seu modo de ação pode provocar a inibição e morte do microrganismo por romper a membrana celular, resultando na inibição do transporte de elétrons e afetando a translocação de proteínas, a fosforilação e outras atividades enzimáticas. Isto provoca a destruição da integridade da membrana celular, culminando com a morte microbiana (LENARDÃO et. al., 2015).
Compostos do metabolismo secundário presentes no extrato bruto ou óleo essencial de citronela e capim limão podem desempenhar funções importantes no controle de fitopatógenos por meio da ação antimicrobiana direta ou por meio da inibição do crescimento micelial e da germinação de esporos (OLANDA, 2014). O controle pode ocorrer também por meio da ativação dos mecanismos de defesa das plantas tratadas com a indução de fitoalexinas, indicando a presença de compostos com característica de elicitores e ação fungitóxica (STANGARLIN et al., 2011).
Uma limitação na utilização dos óleos essenciais é a ampla variação na constituição da molécula (BRUM, 2012). É com base nesses entraves que tecnologias inovadoras envolvendo a síntese e a modificação química de compostos naturais vêm sendo divulgadas no controle de muitos patógenos. A síntese de compostos semissintéticos permite melhorar as atividades biológicas apresentadas pelas moléculas naturais e não modificadas (CHAKRAVORTY, 2012).
A adição de um elemento químico sintético à estrutura do componente majoritário de um óleo essencial pode aumentar seu desempenho. O selênio (Se), utilizado como elemento adicionado a estes compostos, não é considerado um nutriente essencial para as plantas superiores, mas desempenha um papel benéfico, especialmente em reduzir estresses abióticos e retardar o processo de senescência nas plantas (PRAUCHNER, 2014, OLIVEIRA et al., 2016; MONDO et al., 2016; RUFINO et al., 2017).
Para muitas culturas, o enxofre desempenha papel importante na nutrição, auxiliando no crescimento da planta e, consequentemente, no aumento da produtividade. Ele é importante também para a biossíntese de compostos antimicrobianos responsáveis pela proteção das plantas ao ataque de patógenos e maior resistência a várias doenças (FORNEY et al., 2010; BAYOUMI et al., 2018).
Por outro lado, um dos grandes problemas na utilização de novas moléculas está na determinação da dose efetiva, pois muitas vezes a dose efetiva para controlar o patógeno pode gerar fitotoxicidade na planta. As reações de fitotoxicidade dependem da espécie da planta na qual a molécula está sendo aplicado, sua concentração, sua idade e seu estágio de desenvolvimento. Quanto maior a dose aplicada maior a probabilidade de ocorrer um efeito fitotóxico à planta (FIALHO et al., 2015).
A exploração da atividade biológica destes compostos pode constituir uma forma efetiva de controle de doenças em plantas cultivadas. Porém, pouco se sabe sobre a eficiência destes no controle de fitopatógenos de importância agrícola. Bem como, a melhor forma de aplicação destes nos cultivos agrícolas, se é via pulverização ou tratamento das sementes, ainda não está definida e requer de mais estudos. No entanto, o tratamento de sementes é uma das formas ambientalmente mais eficiente no controle de patógenos, visto a pequena quantidade de produto que é liberado no meio, além de que algumas moléculas modificadas podem conter elementos que melhoraram o desempenho inicial da cultura conferindo à planta condições de defesa (AGUIAR et al., 2018).
Assim, o tratamento de sementes de feijão com compostos semissintéticos pode ser potencialmente benéfico para reduzir a incidência do C. lindemunthianum nas sementes e favorecer o desenvolvimento das plântulas seja pela redução do inóculo transmitido pelas sementes que poderá levar a morte da mesma ou por fortalecer a defesa da planta contra o ataque de patógenos nos estádios iniciais da cultura. Além dos efeitos benéficos, é importante conhecer se as doses que são eficientes no controle do fungo não alteram o potencial fisiológico das sementes após o tratamento.

Metodologia

O projeto prevê a condução de quatro estudos a serem conduzidos no Laboratório de Patologia de Sementes/Fungos Fitopatogênicos (PLSFF), Laboratório de Interação Planta x Patógeno e no Laboratório de Ciência e Tecnologia de Sementes da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas (FAEM-UFPel), no Município de Capão do Leão - RS.
As moléculas utilizadas pertencem ao Laboratório de Química Orgânica – UFPel, sintetizadas a partir dos óleos de citronela (Cymbopogon nardus) e capim limão (Cympobogon citratus) e modificadas quimicamente quanto a sua estrutura, Phenyl S Citral, Phenyl Se Citronellal e Citral.
O isolado fúngico de C. lindemunthianum utilizado nos estudos pertence a coleção do LPSFF, FAEM-UFPel. O isolado foi coletado em Seberi, região central do estado do Rio Grande do Sul, sendo obtido de vagens de feijão, e identificado a nível de raça como 81.
A cultivar de feijão utilizada será a IPR Tuiuiú descrita como suscetível a antracnose. As sementes serão previamente analisadas quanto a qualidade sanitária e fisiológica inicial do lote (BRASIL, 2009) para condução dos trabalhos.
Para verificar o efeito das moléculas sob o desenvolvimento do fungo, serão avaliados crescimento micelial, esporulação e características macroscópicas das colônias. Os experimentos serão conduzidos em delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 3×9, em que o fator A consistiurá nas moléculas: Phenyl S Citral, Phenyl Se Citronellal e Citral e o fator B por 9 concentrações (g 100 mL-1): 1%, 0,5%, 0,25%, 0,125%, 0,0625%, 0,03125%, 0,015625%, 0,0078125% e 0,00390625%, com quatro repetições independentes. Serão utilizados meio sem moléculas (testemunha) e meio acrescido de dimetilsulfóxido (DMSO) como controles. As doses a serem usadas serão as citadas a cima porém como trata-se de uma prospecção novas doses poderão ser incluídas até achar uma dose satisfatória.
Na avaliação do desenvolvimento inicial da cultura, as seguintes variáveis serão mensuradas: germinação (G), primeira contagem do teste de germinação (PCG), índice da velocidade de emergência (IVE), comprimento total da plântula (CTP), comprimento de parte aérea (CPA) e de raiz (CR), massa seca total (MST), massa seca de parte aérea (MSPA), massa seca de raiz (MSR), massa fresca de raiz (MFR), massa fresca de parte aérea (MFPA) e massa fresca total (MFT).
A incidência de C. lindemuthianum em feijão será determinada pelo método do rolo de papel, utilizando quatro repetições de 50 sementes (BRASIL, 2009). As sementes serão distribuídas em folhas de papel germitest, umedecidas com água destilada na proporção de 2,5 vezes a massa do papel. Os rolos será acondicionados em germinador, com temperatura controlada de 22ºC, permanecendo durante um período de 7 dias. A avaliação será realizada no sétimo dia após a incubação por meio da observação de lesões necróticas escuras nos cotilédones e no hipocótilo. Os resultados serão expressos em porcentagem de incidência (MAFFIA et al., 2007).
Para avaliação da atividade enzimática (amilase, pectinase, celulase, protease serão utilizadas as doses das moléculas que não inibiram 100% o desenvolvimento do fungo, sendo utilizado quatro repetição por tratamento, como testemunha será utilizado o fungo crescido em meio Mathur e DMSO. Para isso discos (5mm de diâmetro) do isolado de C. lindemunthianum serão repicados para placas de Petri contendo cada um dos meios descritos para cada enzima, nos itens a continuação. As placas serão mantidas em câmara de incubação a 22oC sob fotoperíodo de 12h. Após oito dias de incubação, será realizada as medições dos diâmetros perpendiculares da colônia e da colônia mais o halo de degradação do substrato.
A atividade enzimática será quantificada por meio da análise da relação H/C, obtida pela divisão da média do diâmetro do halo (H) nas quatro repetições pela média do diâmetro da colônia (C).
Para a etapa em laboratório relacionada com o metabolismo secundário, serão efetuadas coletas da parte aérea das plantas submetidas aos tratamentos do experimento de casa de vegetação. Depois das coletas as folhas serão armazenadas a -80°C até o momento da realização das avaliações relacionadas ao metabolismo secundário, que seguem descritas abaixo. Sendo avaliado: compostos fenólicos totais, fenóis individuais, teores de clorofilas e de carotenoides totais, danos celulares nos tecidos também serão avaliadas as determinar a atividade das enzimas antioxidantes, superóxido desmutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX) e catalases (CAT).

Indicadores, Metas e Resultados

Metas: Prospectar a utilização dos compostos semissintéticos modificados no controle de C. lindemunthianum, primeiramente in vitro e posteriormente selecionar as melhores doses das moléculas para tratamento sementes de feijão infectadas.
Verificar se as moléculas e doses testadas no controle do fungo não causam alterações na qualidade fisiológica das sementes de feijão.
Conhecer possíveis mecanismos de ação das moléculas no controle do patógeno a partir da inibição das enzimas ligadas a patogênese, alterações estruturais do fungo e/ou alterações metabólicas na planta ligadas a indução de resistência.

Resultados esperados:- Elaboração de artigos científicos (4) e resumos (6) para divulgação dos resultados para a comunidade.
- Formação e elaboração de um aluno em nível de um mestrado e doutorado.
- Contribuir para a formação de recursos humanos capacitados tecnicamente para atuarem em pesquisa.
- Consolidar o Grupo de Pesquisa em Patologia de Sementes, a partir de resultados obtidos com a pesquisa, contribuindo para o fortalecimento das linhas de pesquisa em patologia de sementes com ênfase a fungos fitopatogênicos.
- Conhecer o efeito de moléculas semissintéticas modificadas no controle de C. lindemunthianum quer seja por alterações enzimáticas ligadas a patogenicidade, desestruturação celular ou indução de resistência.
- Auxiliar programas de manejo de doenças do feijão que carece de nossas alternativas de controle com baixo impacto ambiental, principalmente para doenças que tem as sementes com principal fonte de inóculo primária.
- Permitir o desenvolvimento de novas linhas de pesquisa visando o controle alternativo de doenças de plantas.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
CANDIDA RENATA JACOBSEN DE FARIAS1
LUIZ GUILHERME LIDOINO DE CARVALHO
MARIO FERNANDO PINEL ALVAREZ
ROSARIA HELENA MACHADO AZAMBUJA3

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